RAPPORT KARLSTADS KOMMUN KARLSTAD, JAKOBSBERGSOMRÅDET, NYTT BOSTADSOMRÅDE ÖVERSVÄMNINGSSKYDD MED INVALLNING UPPDRAGSNUMMER FÖRSTUDIE

Transkript

1 KARLSTADS KOMMUN UPPDRAGSNUMMER KARLSTAD, JAKOBSBERGSOMRÅDET, NYTT BOSTADSOMRÅDE ÖVERSVÄMNINGSSKYDD MED INVALLNING Sweco

2 Innehållsförteckning 1 Uppdrag 1 2 Befintliga förhållanden 1 3 Planerad anläggning 1 4 Tidigare utförda geotekniska undersökningar 2 5 Nu utförd undersökning 3 6 Jordlager- och grundvattenförhållanden 3 7 Stabilitet Allmänt Ingående jordmaterial Övrigt Resultat 4 8 Sättningar 4 9 Förstärkningsåtgärder 5 10 Metodval Allmänt Alternativ med tätkärna av finjord i vallen Alternativ med tätspont i vallen 6 11 Anläggningskostnader Allmänt Alternativ med tätkärna av finjord i vallen Alternativ med tätspont i vallen 7 12 Genomförande 7 13 Bedömning 7 GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

3 Bilagor Siktprov, 7 blad Bilaga 1 Stabilitetsberäkning, 1 blad Bilaga 2 Ritningar Plan, 1: G11 Punkt 18SW01-18SW03, 1: G12 Punkt 18SW04-18SW10, 1: G13 Punkt 18SW11-18SW19, 1: G14 Punkt 18SW20-18SW22, 1: G15 GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

4 1 Uppdrag På uppdrag av Karlstads kommun har Sweco utfört en förstudie avseende översvämningsskydd med invallning av Jakobsbergsområdet. Förstudien behandlar behov av grundförstärkningar, bedömningar avseende kostnader och genomförandetid samt vilka kostnadsdrivande konsekvenser vald lösning kan ge under bygg- och drifttiden. Vidare har en bedömning om metodens lämplighet som översvämningsskydd för området utförts. Denna handling är en förstudie som bygger på typsektioner samt bedömningar. 2 Befintliga förhållanden Jakobsbergsområdet inrymmer tidigare Karlstads flygplats. Området är i den västra och södra delen flackt med marknivåer kring ca +44,5 à +45,5. Inom den nordöstra delen återfinns ett höjdparti med berg i dagen, Jakobsbergsskogen. Runt området löper idag en vall med krön på nivåer mellan ca +45,7 till +46,8. Vallen ligger lägst i den södra delen av området. Längs med vallen löper en vandrings- och cykelled. 3 Planerad anläggning Denna förstudie behandlar en vall som i plan följer befintlig vall, se figur 1 (grön linje). 1(8) GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

5 2(8) Översvämningsskydd ska utföras till nivå +47,1 inom den västra delen av området respektive +46,8 (RH2000) inom den östra delen. Två alternativ för utförande av vall har studerats. Invallning med jordvall med tätkärna av jord med hög finjordshalt. Vatten kommer att kunna strömma in under vallen i de mer permeabla jordlagren samt en mindre transport genom vallen. Invallning med jordvall med en tät spont nedförd till 3,0 m under överkant översvämningsskydd eller till underliggande tät lera. 4 Tidigare utförda geotekniska undersökningar Inom området har tidigare geotekniska undersökningar utförts. Resultat från dessa har i tillämpliga delar inarbetats i nu föreliggande handling. Följande handlingar har studerats: GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

6 Karlstad, Marieberg- Jakobsberg, översiktlig geoteknisk undersökning. VIAK (Sweco) uppdragsnummer , daterad , reviderad Karlstad, Jakobsbergsområdet gamla flygplatsområdet, ny detaljplan. Sweco, uppdragsnummer daterad Sweco, Karlstad Jakobsbergsområdet (nordöstra delen), ny detaljplan geotekniska synpunkter. Uppdragsnummer , daterad Nu utförd undersökning Geoteknisk undersökning har utförts under perioden januari-februari 2018 med borrbandvagn Geotech 604. Undersökningen har omfattat följande: Trycksondering med stänger Ø 25 mm har utförts i 22 punkter. Störd jordprovtagning med skruvborr Ø 60 mm har utförts i samtliga sonderingspunkter. Upptagna jordprov har klassificerats okulärt med avseende på benämning (jordart) dels direkt i fält och dels på Sweco Geolab. Siktanalys har utförts på utvalda jordprov från sex provtagningspunkter, totalt 25 jordprov. Sedimentering har utförts på totalt nio prov. Grundvattenrör med filterspets har installerats i fem punkter enligt anvisningar från Tyréns AB. Resultat från nu utförd undersökning redovisas på till handling hörande bilagor och ritningar. 6 Jordlager- och grundvattenförhållanden I läget för befintlig vall utgörs naturligt jord av sediment ovan fast friktionsjord på berg. De naturligt lagrade sedimenten utgörs av siltig sand och sandig silt i växelvislagring med en mäktighet som varierar mellan ca 5 m upp till ca 12 m. Härunder återfinns lera med en mäktighet som varierar mellan ca 3 m upp till ca 20 m. Leran överlagrar fast friktionsjord på berg. 7 Stabilitet 7.1 Allmänt Stabilitetsberäkningar har utförts för planerad vall med beräkningsprogrammet GS Stability (BEAST 2003) för cirkulärcylindriska glidytor i odränerad analys. Beräkningar har utförts med totalsäkerhetsanalys. Beräkningar har utförts för typsektion där de mest ogynnsamma stabilitetsförhållanden bedömts råda. Säkerhetsklass har valts till säkerhetsklass 2 (SK2). Krav på totalsäkerhet i odränerad analys är då Fc>1,5. 3(8) GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

7 Markgeometrier etc. redovisas i bilaga Ingående jordmaterial Följande beräkningsparametrar har ansatts på ingående jordmaterial. Jordart Tunghet över/under gvy g/g [kn/m 3 ] Inre Friktionsvinkel f [ ] Odränerad skjuvhållfasthet cuk [kpa] Fyllning 18/ Sand 18/ Lera 17/7 24+(z-38)x1 Friktionsjord 19/ Övrigt 4(8) Vid beräkningar har krön på vall antagits till nivå +47,6 med en bredd på 3,0 m. Vallens släntlutningar har antagits till 1:2. Nivå på botten i Klarälven utmed aktuellt avsnitt har satts till +40,0 enligt tidigare ekolodningar utförda i samband med projekt muddring i Klarälven. Trafiklast på vall har satts till 6 kpa. Vattenstånd i Klarälven vid aktuellt avsnitt har satts till +44,30 (MLW i Vänern +44,33). 7.4 Resultat Utförda stabilitetsberäkningar visar att totalsäkerheten för vall är tillfredställande under förutsättning att en bankett med bredden minst 1,8 m på nivå +46,00 utförs mellan släntfot vall och Klarälven. Vidare erfordras att släntlutning från släntkrön bankett ned till botten i Klarälven ställs i lutning 1:3 eller flackare. 8 Sättningar Underliggande lera har antagits vara konsoliderad för befintliga förhållanden. Sättningsberäkningar har utförts för typsektion för uppfyllnad med 1,3 m respektive 2,6 m över nuvarande marknivå för lermäktighet 8 m respektive 16 m. Vallens krönbredd har antagits till 3,0 m och dess släntlutningar till 1:2. Vidare har det övre silt- och sandlagret satts till 5 m mäktighet. GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

8 Vid beräkningar har lerans deformationsmodul strax över förkonsolideringstrycket, ML, satts till 1000 kpa enligt CRS-försök utförda i tidigare undersökningar inom området. Krypsättningar har inte beaktats. Sättningar i det övre sand- och skiltskiktet bedöms i huvudsak vara elastiska och utvecklas i stort under byggnadstiden. Lastspridning under vall enligt Boussinesq har antagits. Vid beräkningar har antagits att inga ytterligare uppfyllnader närmare än 10 m från vallen utförs. I nedanstående tabell redovisas beräkningsmässiga konsolideringssättningar för 1,3 m och 2,6 m uppfyllnad med 8 m respektive 16 m lermäktighet. Vidare redovisas uppskattad tid för 50 % respektive 90 % konsolidering. Lermäktighet Sättning vid uppfyllnad 1,3 m Sättning vid uppfyllnad 2,6 m Tid t 50% Tid t 90% 8 m 5 à 10 cm 15 à 25 cm 3 à 4 år 13 à 16 år 16 m 10 à 15 cm 25 à 35 cm 13 à 16 år 55 à 60 år 9 Förstärkningsåtgärder Sweco bedömer att inga förstärkningsåtgärder erfordras under förutsättning att mindre sättningar accepteras. Förslagsvis utförs vallen med överhöjning för att kompensera för dessa sättningar. Detta gäller särskilt om alternativet med en tätspont i vallen väljs. Kompletterande geotekniska undersökningar erfordras i detaljprojekteringsskedet för optimering av åtgärder. 10 Metodval 10.1 Allmänt Ett översvämningsskydd med hjälp av invallning i läget för befintlig vall innebär att översvämningsskyddet inte kan byggas ut i etapper allteftersom området bebyggs. Hela översvämningsskyddet måste vara utfört i sin helhet för att området ska kunna bebyggas. Inom delar av området utförs idag pumpning för att hålla vattennivåerna under markytan. Pumpning inom området kommer fortsättningsvis att utföras. Inom delar av området erfordras justering av marknivåer för att erhålla tillfredsställande vattenavrinning vid kraftig nederbörd Alternativ med tätkärna av finjord i vallen Detta alternativ innebär att en vattentransport kommer att ske under vallen i det över sand- och siltlagret. Även en mindre vattentransport kommer att ske genom vallen. 5(8) GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

9 6(8) Metoden är enkel att utföra och relativt billig. Dränledningar och brunnar för pumpning av vatten vid höga vattenstånd måste anordnas på insidan av vallen. Erosionsskydd erfordras utmed del av vall som gränsar mot Klarälvens västra gren ca 1450 m. Behovet av fördröjningsmagasin och pumpstationer för pumpning av dagvatten inom området måste utredas. Risk för översvämning inom invallat område vid ihållande nederbörd vid normalt vattenstånd i Vänern bedöms i stort vara likvärdig med nuvarande förhållanden Alternativ med tätspont i vallen Vid alternativet att spont slås ned till 3,0 m under nivå för översvämningsskydd kommer vattentransport att ske under sponten i sand- och siltlagret. Risk för översvämning inom invallat område vid ihållande nederbörd vid normalt vattenstånd i Vänern bedöms i stort vara likvärdig med nuvarande förhållanden. Vid alternativet att spont slås ned till underliggande lera kommer endast mycket ringa vattentransport att ske genom och under vallen. Detta innebär att kapacitet att omhänderta dagvatten inom området måste utredas utförligt. Möjlighet att vid ihållande nederbörd kunna pumpa bort vatten från område måste anordnas. För att kunna driva spont ned till minst 3,0 m under nivå för översvämningsskydd bedöms att stålspont erfordras. Stålsponten kommer att ha en begränsad livslängd. Normalt dimensioneras stålspont för en livslängd om 80 år. Vid val av längre livslängd ökar anläggningskostnaden. 11 Anläggningskostnader 11.1 Allmänt I beräknade kostnader har endast kostnad för att utföra vallen medräknats. Kostnader för dagvattensystem med fördröjningsmagasin, pumpstationer etc. är ej medräknade. Vidare har inte kostnader för eventuella bundna lager medräknats samt att driftskostnader inte har beräknats. Totallängd på vall har vid både alternativen satts till 4650 m. Angivna à-priser avser färdigt arbete exklusive mervärdesskatt med prisnivå maj Alternativ med tätkärna av finjord i vallen Hantering massor befintlig vall 35:-/m 3 Tillförda massor 200:-/m 3 Tätkärna 8,4 m 2 /lpm => 4650 x 8,4 x ( )= 9,2 MSEK Erosionsskydd generellt 5 m 3 /lpm => 4650 x 5 x 200= 4,7 MSEK Erosionsskydd mot Klarälven 1400 x 11x 1,2 x 200= 3,7 MSEK Totalt: 17,6 MSEK GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

10 11.3 Alternativ med tätspont i vallen Kostnad för tätspont 2.000:-/m 2 I medeltal bedöms att spont måste slås ned till +39 alternativt till +44,1 à +43,8. Hantering massor befintlig vall 35:-/m 3 Tillförda massor 200:-/m 3 Spont 4650x 8,5 x 2000= 79,0 MSEK alternativt 4650x 3x 2000=27,9 MSEK Erosionsskydd generellt 5 m 3 /lpm => 4650x 5 x 200= 4,7 MSEK Hantering massor i befintlig vall 4 m 2 /lpm => 4650 x 4 x 35=0,6 MSEK Totalt 84,4 MSEK alternativt 33,3 MSEK. 12 Genomförande Båda metoderna är konventionella metoder som kan upphandlas i konkurrens. Då sträckan är ca 4,6 km kan arbetena utföras på flera fronter. Driftkapacitet vid installation av spont är ca 100 m 2 per 8 h och maskin. Detta innebär ca 380 arbetsdagar alternativt 140 dagar. Driftkapacitet vid schakt med grävmaskin för tätkärna är ca 60 m 3 /h under förutsättning att transportfordon kan stå intill. Detta innebär ca 80 arbetsdagar. Driftkapacitet vid fyllning med tätkärna bedöms till 30 m 3 /h. Detta innebär ca 160 arbetsdagar. Driftkapacitet vid utläggning av erosionsskydd mot Klarälven bedöms till 50 m 2 /h vilket innebär ca 40 arbetsdagar Utförande av generellt erosionsskydd bedöms till ca 60 arbetsdagar. 13 Bedömning Sweco bedömer att en vall med tätkärna av jord med hög finjordshalt är det mest lämpliga alternativet av ovanstående. Detta grundar sig dels på att alternativet är det minst kostnadskrävande, men även på ett enklare underhåll och/eller möjlighet till ombyggnation av vallen. 7(8) GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx

11 Alternativet med tätkärna av jord med hög finjordshalt har dock en längre byggtid, men detta kan kompenseras med möjlighet att arbeta på fler fronter än vid ett alternativ med spont. Även vid installation av spont kan arbete drivas på flera fronter, men etableringskostnad per front är högre vid spontalternativet. Karlstad Sweco Civil AB Karlstadskontoret, geoteknik Gunnar Larsson Uppdragsledare Tomas Nordlander Granskning 8(8) GL p:\22363\ _karlstad_jakobsbergsområdet\000\19_original\doc\\ rapport jakobsbergsområdet invallning.docx